DE2834864A1 - Zusammengesetzte keramik-gasturbinenschaufel - Google Patents

Zusammengesetzte keramik-gasturbinenschaufel

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DE2834864A1 DE19782834864 DE2834864A DE2834864A1 DE 2834864 A1 DE2834864 A1 DE 2834864A1 DE 19782834864 DE19782834864 DE 19782834864 DE 2834864 A DE2834864 A DE 2834864A DE 2834864 A1 DE2834864 A1 DE 2834864A1
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Description

Zusammengesetzte Keramik-Gasturbinenschaufel
Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenschaufel, insbesondere Laufschaufel, die aus einem tragenden metallischen Kern mit am unteren Ende ausgebildetem Fuß und aus einem mit Abstand umhüllenden Profilblatt aus Keramik zusammengesetzt ist.
Eine betriebssichere Verbindung zwischen diesen beiden Schaufelteilen ist schwer herzustellen, und zwar wegen ihrer unterschiedlichen Wärmedehnung, aber auch wegen der Gefahr des Abriebs durch Fliehkraftdruck und Schwingungen und überhaupt wegen der Bruchgefahr des spröden Keramikwerkstoffs. Dieser ist zwar gegen ruhenden Druck einigermaßen widerstandsfähig, nicht aber gegen Zugbeanspruchung. Die bisher bekanntgewordenen Ausführungen haben sich deshalb trotz ihres zum Teil hohen baulichen Aufwands nicht bewährt.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Gasturbinenschaufel der eingangs angegebenen Art aufzuzeigen, die bei tragbarem baulichem Aufwand den hohen Anforderungen des Gasturbxnenbetrxebs genügt.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Schaufel können sich Kern und Profilblatt unabhängig voneinander in verschiedenem Ausmaß ausdehnen und zusammenziehen; weiterhin ist die gegeseitige Auflagefläche groß, der Flächendruck also recht gering; schließlich ist die Zugbeanspruchung des Keramikteils durch Fliehkraft äußerst gering.
Die Ansprüche 2 bis 7 betreffen die weiterhin vorteilhafte bauliche Ausgestaltung der Erfindung, während die Ansprüche 8 und 9 Angaben über die Gestaltung der Schaufelkühlung machen. Anspruch 10 bezieht sich schließlich auf die Befestigung der Schaufel.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung mit einem Ausführungsbexspiel erläutert; dabei zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaufel samt Scheibenteil in Draufsicht und
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Fig. 1a im Längsschnitt gemäß Linie A-A in Fig. 1.
Nach Fig. 1a greift ein dünnwandiges Profilblatt 1 aus Keramik von unten her in einen Falz 3a einer Kopfplatte 3 von Schaufelprofilumfang ein; diese besteht ebenfalls aus Keramik und ist durch vier stabförmige metallische Schaufelkerne, von denen die drei hinteren, nämlich 2, 2' und 211, zu sehen sind, mittels je eines verbreiterten Kopfs 2b, 2b1 und 2b1' abgestützt. Die Abstützung in der Turbinenscheibe 5 geschieht durch je einen verbreiterten Kopf 2a usw; diese unteren Köpfe stützen sich an einem gemeinsamen zylindrischen, in die Turbinenscheibe hineingeschobenen und dort gesicherten metallischen Paßstück 5a ab. Alle Abstützflächen sind dabei konisch ausgebildet.
Das Schaufelbatt könnte auch seiner Höhe nach aus mehreren Abschnitten bestehen und an seinem unteren Ende in einen Fußplattenteil übergehen. Im gezeigten Ausführungsbexspiel ist jedoch am unteren Ende des Schaufelblatts 1 ein eigenes Fußplattenteil 7 aus Keramik vorgesehen, das einen für dieses Blatt dienenden Einsteckfalz 7a aufweist. Die Plattenteile aller Schaufeln bilden unter Freilassung von schmalen Spalten einen geschlossenen' Ring.
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Im Inneren des Schaufelblatts 1 ist eine Schicht 4 aus einer nachgiebigen Masse, z. B. Keramikschaum oder ein Filz aus Keramikfasern, angeordnet; dabei sind in Schaufellängsrichtung verlaufende Kühlluftkanäle 6 freigelassen. Diese gehen in Austrittsöffriungen 6a über, die auf der konkaven Seite 1 ' des Schaufelblatts nahe der Schaufelaustrittskante 1a angeordnet sind.
Der obere Kopf 2b, 2b1 und 2b11 der stabförmigen Schaufelkerne 2, 2' und 2'' wird nach dem Aufschieben des Schaufelblatts 1 samt der Kopfplatte 3 durch plastische Verformung, Diffusionsschweißen oder Hochtemperaturlöten gebildet.
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Claims (10)

Patentansprüche
1. Aus einem tragenden metallischen Kern mit am unteren Ende ausgebildetem Fuß und aus einem mit Abstand umhüllenden Profilblatt aus Keramik zusammengesetzte Gasturbinenschaufel, insbesondere Laufschaufel, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Profilblatt (1) in einem Falz (3a) einer Kopfplatte (3) von Schau— felprofilumfang eingreift und daß die Kopfplatte durch wenigstens einen stab- oder drahtform!gen Schaufelkern (2, 2', 211) mittels je eines verbreiterten Kopfs (2b, 2b', 2b11) und je eines verbreiterten Fußes (2a, 2a1, 2a11) in der Turbinenscheibe (5) abgestützt ist.
2. Gasturbinenschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte (3) aus Keramik besteht.
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3. Gasturbinenschaufel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützflächen (2c) konisch ausgebildet sind.
4. Gasturbinenschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füße (2a, 2a1, 2a11) an einem gemeinsamen, vorwiegend zylindrischen, in die Turbinenscheibe (5) hineingeschobenen und dort gesicherten metallischen Paßstück (5a) abgestützt sind.
5. Gasturbinenschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelblatt (1) am unteren Ende in einen derart geformten Fußplattenteil übergeht, daß im zusammengebauten Zustand die Plattenteile aller Schaufeln unter Freilassung von schmalen Spalten einen geschlossenen Ring bilden.
6. Gasturbinenschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Schaufelblatts (1) ein mit einem für dieses Blatt dienenden Einsteckfalz (7a) versehenes und derart geformtes Fußplattenteil (7) aus Keramik angeordnet ist, daß im zusammengebauten Zustand die Platten-
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teile aller Schaufeln unter Freilassung von schmalen Spalten einen geschlossenen Ring bilden (Fig. 1 und 1a) .
7. Gasturbxnenschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelblatt seiner Höhe nach aus mehreren Abschnitten besteht, die gegebenenfalls eine Nut-Feder-Verbindung aufweisen.
8. Gasturbxnenschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Schaufelblatts (1) eine Schicht (4) aus nachgiebiger Masse, z. B. Keramikschaum oder ein Filz aus Keramikfasern, angeordnet ist, wobei vor allem in Schaufellängsrichtung verlaufende Kühlluftkanäle (6) freigelassen sind.
9. Gasturbinenschaufel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftkarfäle (6) in auf der konkaven Seite (11) des Schaufelblatts nahe der Schaufelaustrittskante (1a) angeordnete Kühlluft-Austrittsöffnungen (6a) übergehen.
10. Gasturbxnenschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Kopf (2b, 2b1, 2b'1) der Schaufelkerne (2, 21, 21·) nach dem Auf-
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schieben des Schaufelblatts (1) samt der Kopfplatte (3) durch plastische Verformung, Diffusionsschweißen oder Hochtemperaturlöten gebildet wird.
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